ما هي التخزین البارد الامونیاک؟
الخصائص الفيزيائية والكيميائية والاعتبارات البيئية للأمونياك
الأمونياك هو مادة عديمة اللون ورائحة قوية بالصيغة الكيميائية NH3 والكود البارد R-717، وهو مكون من النيتروجين والهيدروجين. الأمونياك أخف وزنا من الهواء وكثافته (0.771 كجم/م³) تكاد تكون نصف كثافة الهواء، وبفضل الرابطة الهيدروجينية القوية يتحول بسهولة إلى سائل. يتبخر الأمونياك كسائل عند درجة حرارة 33- درجة مئوية وضغط 1 جو تقريبًا، ولذا يجب استخدام خزانات تحت ضغط لتخزين الأمونياك. في الواقع، تجعل هذه الخاصية نفسها خيارًا جيدًا كوسيط تبريد.
الأمونياك متوافق مع جميع المواد الشائعة باستثناء النحاس والبرونز. عادةً ما يتم استخدام أنابيب فولاذية ملحومة لنقل الأمونياك، على الرغم من استخدام بعض الأحيان لأنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ. بالإضافة إلى ذلك، عند استخدام ضواغط هيرميتيكية أو شبه هيرميتيكية، يجب استخدام أنواع معينة من الأسلاك مثل أسلاك الألمنيوم أو الأسلاك ذات الطلاء الخاص. كما لا يتم حل الأمونياك في الزيوت الباردة الشائعة، ونظرًا لكونها أخف وزنًا، يعزز أداء نظام إعادة زيت الأمونياك.
الأمونياك هو مبرد طبيعي، وغاز الأمونياك ليس له أي تأثير على تدمير طبقة الأوزون ولا على الاحتباس الحراري. مع الأخذ في اعتبار الكفاءة العالية لهذا المبرد، يمكن القول أن الأمونياك هو واحد من أفضل المبردين صديقين للبيئة.
الأمونياك كوسيط تبريد
الأمونياك هو واحد من أشهر المواد المبردة التي يمكن الاستفادة من فوائدها بشكل كبير في أنظمة التبريد الصناعية الكبيرة بشكل خاص. يتمتع الأمونياك بخصائص ترموديناميكية مرغوبة للغاية ويقدم كفاءة أعلى في العديد من التطبيقات مقارنةً بالغازات الاصطناعية (الفريونات). يجب أن نلاحظ أن بعض عيوب هذه المادة مثل عدم توافقها مع بعض المواد وخطورتها وقابليت اشتعالها تجعلها أقل استخدامًا على نطاق تجاري.
الأمونياك هو وسيط تبريد فعال للغاية. يتمتع الأمونياك بكفاءة نظرية أعلى بكثير من الغازات مثل البروبان و R-134a، ولكن هناك أدلة تشير إلى أن أنظمة الأمونياك تحقق أداءً أفضل بكثير في الواقع مقارنة بحسابات النظرية.
الأمونياك هو وسيط تبريد ذو تكلفة منخفضة للغاية وهو متاح بسهولة في إيران. إذا كنا نتحدث بالأرقام، يمكننا القول إن غاز الأمونياك يكون أرخص بحوالي 30 مرة لكل كيلوغرام مقارنة بأرخص أنواع الفريون (R-22).
فوائد استخدام مستودع الأمونياك
تتراوح تكاليف استثمار نظام تبريد صناعي لمستودع الأمونياك بين 10٪ إلى 20٪ أقل من التكاليف المطلوبة لنظام تبريد يستخدم مواد تبريد أخرى. هذا يعود أولاً إلى أنه يمكن اختيار عدد أقل من الضواغط ذات السعة الأكبر وثانياً يكون حجم الأنابيب المستخدمة في أنظمة تبريد الأمونياك بكثير أقل من حجم الأنظمة الأخرى باستخدام مواد تبريد مختلفة.
الأمونياك لديه حوالي 3٪ إلى 10٪ كفاءة أعلى من غازات CFC الأخرى، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك الكهرباء وتكاليف التشغيل.
الأمونياك هو مادة آمنة للبيئة للغاية؛ حيث أن معايير ODP (تدمير طبقة الأوزون) و GWP (الاحتباس الحراري العالمي) لديه صفر.
غاز الأمونياك هو أرخص بكثير من غازات CFC و HCFC.
ضواغط الأمونياك المستخدمة هي من النوع الصناعي ولديها عمر أطول بكثير مقارنة بالضواغط الهرمية والهرمية السامة. من خلال اتباع سياسة صحيحة للصيانة، يمكن استخدام هذا الجهاز لسنوات.
عيوب استخدام الأمونياك
عدم توافق الأمونياك مع المعدن النحاس يعني أنه لا يمكن استخدام أنابيب واتصالات النحاس في أنظمة الأمونياك.
قد يكون الأمونياك سامًا في تراكيز عالية. (ومع ذلك، يمكن تحديده وإدارته بسهولة بسبب رائحته القوية قبل الوصول إلى تراكيز عالية. ونظرًا لأن الأمونياك أخف من الهواء، فإن أي تسرب للغاز يتجه نحو الأعلى ويتجه إلى الغلاف الجوي ويصبح غير ضار.)
تطبيقات أنظمة الأمونياك
في الوقت الحالي، تستخدم أنظمة التبريد الصناعية بالأمونياك في الحالات التالية:
- مستودعات الأمونياك
- أنفاق التجميد بالأمونياك
- أنظمة بنوك الثلج
- مصانع تقطير وفصل الغازات
- صناعات النفط والغاز والبتروكيماويات
- صناعات إنتاج المشروبات (المشروبات الغازية، المياه المعدنية و…)
- مصانع تصنيع المواد الغذائية (مسلخون، مصانع الآيس كريم والألبان وصناعات الأسماك)
- سفن صيد الأسماك الصناعية
تعريف أنظمة الأمونياك
تتمتع أنظمة التبريد بالأمونياك بقدرة على العمل في شروط تصميم واسعة، حيث يمكن مراعاة مجموعة واسعة من الاحتياجات الحرارية في هندسة هذه الأنظمة. على سبيل المثال:
- نظام تبريد لتجميد المواد الغذائية مع نطاق حراري يتراوح بين 45- إلى 10+ درجة مئوية.
- مستودع لتخزين الشوكولاتة بدرجة حرارة تقدر بحوالي 15 درجة مئوية مع التحكم الدقيق في الرطوبة.
- غرفة تبريد لللحوم بنطاق حراري يتراوح بين 2- إلى 1- درجة مئوية مع رطوبة مرتفعة.
- مستودع صناعي لتوزيع البضائع يتطلب درجات حرارة مختلفة لتخزين الآيس كريم، المواد المجمدة، اللحوم وعمليات الإنتاج والتجارة على المرفأ.
- نظام لتصنيع الثلج بشكل أسطواني وبقالب درجة حرارة 20- درجة مئوية.
- عملية كيميائية تحتاج إلى نطاق حراري يتراوح بين 50- إلى 15+ درجة مئوية.
كما تظهر، يعتبر الأمونياك مبردًا مثاليًا للعديد من أنظمة التبريد الصناعية. باستخدام تصميم وهندسة فعّالين، يمكن الرد على جميع هذه الاحتياجات بواسطة نظام تبريد بالأمونياك واحد.
الفرق بين المستودعات الباردة بالأمونيا والفريون
تعتبر الفرق الرئيسي بين المستودعات الباردة بالأمونيا والفريون، بالإضافة إلى الفارق في نوع المبرد، هي أساسا في نوعية نظامها. كانت أنظمة تبريد المستودعات الباردة بالأمونيا في الماضي تستخدم بشكل رئيسي مع ضاغطات مفتوحة ومكثفات تبخرية. على الرغم من أن بعض أنظمة المستودعات الباردة بالفريون يمكن أن تستفيد أيضا من ضواغط مفتوحة ومكثفات تبخرية، إلا أن المستودعات الباردة بالفريون تم تصميمها في الغالب باستخدام ضواغط هيرميتيك (مغلقة) وهيرميتيك سمية (شبه مغلقة) ومكثفات هوائية.
تعتمد الأنظمة التي تعتمد على ضواغط مفتوحة مزوجة مع محرك كهربائي، كما هو موضح في الصورة أدناه، على نقل حرارة المحرك إلى البيئة، في حين يتم نقل الحرارة الرئيسية المولدة بواسطة المحرك في حالة الضواغط الهيرميتيكية والهيرميتيكية السمية إلى نظام التبريد. نقطة مهمة أخرى هي أن المكثف المبرد بالماء، الذي يعمل عند درجة حرارة قريبة من درجة الرطوبة في البيئة، يتمتع بضغط منخفض أكثر من المكثف المبرد بالهواء، الذي يعتمد على درجة حرارة جافة البيئة. يؤدي هذا بدوره إلى زيادة كفاءة هذا النوع من الأنظمة.
أنظمة تكييف الهواء بالأمونياك
مؤخرًا، ظهر اهتمام متجدد باستخدام الأمونياك في أنظمة تكييف الهواء؛ حيث تُعد إزالة بعض المبردات وارتفاع تكاليف مبردات الكلوروفلوروكربون (CFC) والهيدروكلوروفلوروكربون (HCFC) من بين الأسباب لهذا الاتجاه. يُمكن في بعض الحالات استخدام أنظمة الأمونياك باستخدام مبرد ثانوي مثل الماء البارد أو إيثيلين الجليكول للتبريد. هذا هو نموذج قديم ومتداول في الصناعة يمكن أن يكون بديلاً موثوقًا لأنظمة تكييف الهواء بالفريون. على الرغم من أن الأمونياك لا يعد مناسبًا للاستخدام كمبرد مباشر لأغراض تكييف الهواء. على سبيل المثال، لا يمكن استخدام الأمونياك في نظام التكييف المنفصل، ولكن مبردات تشيلر الأمونياك يمكن استخدامها في أنظمة تكييف الهواء. يجب مراعاة وتنفيذ جميع الالتزامات والمعايير والتدابير الوقائية بشكل جيد في أنظمة تكييف الهواء. الشكل أدناه يُظهر شيلر الأمونياك بنظام السكرو من العلامة التجارية SABROE الدنماركية.
اختيار نوع نظام مبرد الأمونياك
في اختيار نظام تبريد الأمونياك الهندسي، يجب اتخاذ العديد من القرارات التصميمية، بما في ذلك:
1- استخدام نظام ضاغط مرحلة واحدة
2- استخدام نظام مجهز بجهاز التوفير الحراري (الاقتصادي)
3- استخدام نظام ضاغط مرحلة متعددة
4- استخدام نظام التغذية DX
5- استخدام نظام التغذية الثقيل
6- استخدام نظام التغذية بالمضخة
7- استخدام مبرد ثانوي
أنظمة الأمونيا الأحادية المرحلة
تتألف نظام التبريد بالأمونيا الأحادي المرحلة من مشغل واحد أو عدة مشغلات، وضاغط (كومبرسور)، ومكثف، وخزان مبرد (رسيفر)، وأداة تحكم في المبرد و… .
الاقتصاديات في ضاغط مستودع الأمونيا
تُستخدم أنظمة الأمونيا المجهزة بجهاز اقتصادي (اقتصاديات) عادةً مع ضواغط اللولب الدوارة. يُظهر الشكل أدناه نموذجًا لتوضيح توجيه المعدات الرئيسية. في هذه الطريقة، يتم تخفيض انتالب المبرد عند تبريده قبل وصوله إلى المشغل، مما يؤدي إلى زيادة كفاءة دورة التبريد.
أداء جهاز الاقتصادي في ضاغط الأمونيا
تعزّز أنظمة التي تحتوي على جهاز اقتصادي من خلال شفط البخار الذي يتكون من عملية التبريد – من خلال فتح فتحة جهاز الاقتصادي في ضغط السحب (الضغط الأعلى) – وضغطه حتى ضغط الشحن، مما يؤدي إلى زيادة كفاءة النظام. يمكن أن يؤدي استخدام جهاز الاقتصادي غالبًا إلى زيادة كفاءة النظام إلى حد نظم التبريد ذات المرحلتين، مع الفارق الرئيسي أن نظم الاقتصاديات تتميز بتعقيد أقل وصيانة أسهل بالمقارنة مع النظم ذات المرحلتين.
يُفضل استخدام الاقتصاديات في الضغوط العالية (درجات حرارة عالية – High stage) عادةً. غالبًا ما يمكن أن يزيد استخدام جهاز الاقتصادي من الكفاءة إلى مستوى نظم التبريد ذات المرحلتين، مع الاختلاف في الأمور الفنية، حيث أن استخدام الاقتصادي يمكن أن يكون أقل تعقيدًا وصيانةً أسهل مقارنةً بالنظم ذات المرحلتين.
يجب تصميم استخدام جهاز الاقتصادي لأنظمة ذات أحمال تبريد متنوعة بعناية، حيث أن الكومبرسورات اللولبية غالبًا ما تعمل عندما يكون لديها حوالي 75% من قدرتها، حيث يتم تحسين أدائها عن طريق تحريك صمام التحكم في القدرة (فاي سليد فالف) وفتح مسار فتحة جهاز الاقتصادي إلى فضاء شفط الكومبريسور ويشبه نظم الأمونيا ذات المرحلة الواحدة.
أنواع جهاز الاقتصادي
جهاز الاقتصادي الفلاشي (Flash economizer) لديه كفاءة أعلى بالمقارنة مع جهاز الاقتصادي ذو الغلاف والملف (Shell & coil economizer) وغالبًا ما يمكن استبداله بدلاً منه. ومع ذلك، يتم تخفيض ضغط السائل الأمونياك الوارد إلى ضغط جهاز الاقتصادي. وكذلك، يشبع السائل في ضغط أقل ويكون جاهزًا للتحول إلى فلاش عند وجود أصغر انخفاض في الضغط، ما لم يكن هناك معدات أخرى للتبريد.
چیدمان اکونومایزر شل و کویل
أنظمة الأمونيا متعددة المراحل في مستودعات الأمونيا
تضخ هذه الأنظمة الغاز عبر عدة مراحل من المشغل إلى مكثف ضاغط ومضخة. يتم استخدام هذه الأنظمة لتحقيق درجة حرارة تصل إلى 25- درجة مئوية أو أقل؛ لأن استخدام أنظمة مرحلة واحدة في هذه الظروف غير فعّال.
تقتصر أنظمة الضاغطات في المراحل الواحدة مع الضواغط البستونية على ضغوط شفط بمقياس 5 إلى 10 psi.
يمكن لضواغط اللولب الدوارة المجهزة بجهاز اقتصادي (اقتصاديات)، حيث تكون درجة حرارة التكثيف فيها أقل بسبب تبريد الزيت المستمر، أن تعمل عند درجة حرارة شفط تصل إلى حوالي 40- درجة مئوية، ولكن الكفاءة في هذه الدرجة ضئيلة للغاية. تستخدم الأنظمة ذات المرحلتين عادة لتحقيق درجات حرارة شفط أقل حوالي 60- إلى 40- درجة مئوية. لتحقيق درجات حرارة أدنى من هذا، يجب تصميم أنظمة متعددة المراحل أو نظام Cascade.
أنظمة الأمونيا متعددة المراحل في مستودعات الأمونيا
تضخ هذه الأنظمة الغاز عبر عدة مراحل من المشغل إلى مكثف ضاغط ومضخة. يتم استخدام هذه الأنظمة لتحقيق درجة حرارة تصل إلى 25- درجة مئوية أو أقل؛ لأن استخدام أنظمة مرحلة واحدة في هذه الظروف غير فعّال.
تقتصر أنظمة الضاغطات في المراحل الواحدة مع الضواغط البستونية على ضغوط شفط بمقياس 5 إلى 10 psi.
يمكن لضواغط اللولب الدوارة المجهزة بجهاز اقتصادي (اقتصاديات)، حيث تكون درجة حرارة التكثيف فيها أقل بسبب تبريد الزيت المستمر، أن تعمل عند درجة حرارة شفط تصل إلى حوالي 40- درجة مئوية، ولكن الكفاءة في هذه الدرجة ضئيلة للغاية. تستخدم الأنظمة ذات المرحلتين عادة لتحقيق درجات حرارة شفط أقل حوالي 60- إلى 40- درجة مئوية. لتحقيق درجات حرارة أدنى من هذا، يجب تصميم أنظمة متعددة المراحل أو نظام Cascade.
معدات مستودع الأمونيا
ضاغط مستودع الأمونيا
الضواغط المستخدمة في أنظمة الضغط الواحد أو الضغط المتعدد تشمل ما يلي:
1- ضواغط المكبس أو الريسيبروكيتيف (Reciprocating Compressor)
- ضغط منخفض (low stage) أو عالي (high stage)
- ثنائي المراحل الداخلية (تتم عمليات الضغط داخل قشرة الضاغط وبين أسطواناته. على سبيل المثال، في ضاغط يحتوي على 6 أسطوانات، تعمل 2 أسطوانات للمرحلة العالية و 4 أسطوانات للمرحلة المنخفضة).
2- ضواغط دوارة
3- ضواغط اللولب الدوارة (low stage أو high stage، مع أو بدون مستخدم حالة الاقتصاد)
تُعد ضواغط المكبس هي النوع الأكثر شيوعًا للاستخدام في الأحجام الصغيرة مثل 100 حصان أو أقل، ويمكن استخدامها في أنظمة الضغط الواحد أو المتعدد.
تُعد ضواغط اللولب غالبًا هي الخيار الأمثل لتوفير الطاقة في القدرات الأعلى من 100 حصان، سواء في أنظمة الضغط الواحد أو المتعدد. يُمكن استخدام تصميمات مختلفة من الضواغط في أنظمة متعددة المراحل. يتم استخدام غالبية ضواغط اللولب والدوران للمرحلة ذات الضغط المنخفض (low stage) حيث يتطلب نقل حجم الغاز الكبير. بينما يُمكن استخدام ضواغط المكبس أو اللولب للمرحلة ذات الضغط العالي (high stage).
نکات انتخاب ضاغط مخزن الأمونيا
1- حجم النظام والسعة المطلوبة
2- مكان تركيب الضاغط (في الداخل أو في الخارج، على سطح الأرض أو على السقف)
3- مستوى ضوضاء الضاغط
4- الكفاءة في حالات الحمل الجزئي أو الحمل الكامل
5- الكفاءة في فصل الصيف والشتاء
6- الوقت المطلوب لخفض درجة حرارة المنتج من درجة الحرارة الابتدائية إلى درجة الحرارة المطلوبة، في حالة البداية الأولى أو في الظروف العادية. يجب خفض درجة الحرارة تباعًا بالنسبة لبعض التطبيقات مثل نفق التجميد، في حين يحدث عملية خفض درجة الحرارة الكلية في مرة واحدة فقط في مخازن الأمونيا الصناعية في البداية الأولى.
تبريد زيت الضاغط
عادةً، عندما يكون ضاغط ذو الأسطوانات في حاجة إلى تبريد زيته، يتم استخدام مبادل حراري خارجي يعمل بواسطة مبرد أو مبرّد ثانوي (مثل الماء). سيتم مناقشة موضوع تبريد زيت ضواغط السكرو بتفصيل في مقالة منفصلة.
تحجيم محرك كهربائي
يتم اختيار حجم محرك الضاغطات لأنظمة التبريد متعددة المراحل استنادًا إلى حمل الذروة الحرارية. على سبيل المثال، عندما تكون أدنى درجة حرارة مطلوبة في المرحلة الأخيرة (المرحلة المنخفضة) حوالي 70 درجة مئوية، يكون حمل الذروة الحرارية تقريباً ثلاث مرات حمل الذروة الحرارية في الحالة العادية.
عادةً ما يجب اختيار محرك المكبس الذي يعمل بالتحرك الإيجابي للضاغطات بقوة تكون 1.5 مرة من الطاقة الكهربائية المقدرة لها. يمكن استخدام آلية تحكم في سعة هذه الضاغطات لتجنب الحمل الزائد على محركها الكهربائي. يجب ألا تستهلك محركات الكهرباء أكثر من طاقتها المقدرة.
بالنسبة لتحجيم محرك الضاغطات الدوارة، يجب إضافة 10٪ إلى الطاقة الكهربائية المقدرة للمحرك. تحتوي ضاغطات السكرو على آلية تحكم داخلية تمنع حدوث حمل زائد على محرك الكهرباء. يجب ألا يكون حجم محرك الكهرباء أكبر من الحجم المختار لأن اختيار محرك الكهرباء الذي يكون أكبر من المعتاد يؤدي إلى تقليل معامل القدرة وكفاءة التبريد.
محركات غير كهربائية
قد يكون توربينات البخار أو المحركات التي تعمل بالديزل أو الغاز الطبيعي أو البروبان مفيدة في حالات عدم توفر الكهرباء أو إذا كانت تكلفة الطاقة أعلى من مصادر الطاقة الأخرى. في بعض الأحيان، يمكن استخدام هذه المصادر بشكل مشترك مع الكهرباء لتقليل استهلاك الطاقة القصوى. يمكن أن تتغير قوة إخراج هذه المحركات اعتمادًا على نوع الوقود، ويمكن أن تصل الفارق إلى 15٪.
عادةً ما يقتصر استخدام محركات توربينات البخار للضاغطات على الحالات التي تكون فيها المرافق صناعية كبيرة وتحتوي على بخار بضغط متوسط وعالٍ بشكل محتمل. يجب اختيار تحليل اللون لمنع نقل أي اهتزاز من الضاغط بواسطة اختيار اقتران مناسب له. وأيضًا، لتحقيق كفاءة مثلى، يجب أن تتناسب سرعة دوران التوربين مع سرعة دوران مسموحة لدوران الضاغط.
تذكر أن نظام الخفض (صندوق التروس) وقوة تحمل توربين البخار لا تتحملان اهتزازات الضاغط، لذا يتعين إجراء تحليلات اللون واختيار اقترانات مخصصة.
الفوائد والعيوب في استخدام محركات الدفع غير الكهربائية
من بين فوائد استخدام التوربينات هو القدرة على تحقيق سرعات مختلفة للتحكم في القدرة وتقليل تكاليف التشغيل والصيانة. ومن بين عيوبها تشمل تكاليف الاستثمار الأعلى ومستوى عالٍ من الضوضاء، بالإضافة إلى الحاجة إلى تشغيل التوربين يدويًا.
أما بالنسبة لمحركات الاحتراق الداخلي، ففي معظم الحالات تكون تكاليف التشغيل أقل من محركات الكهربائية، ولكن لديها عيوب منها:
1- رأس المال الابتدائي أعلى في قسم المعدات.
2- الحاجة إلى إجراءات أمان ورقابة إضافية.
3- مستوى عالٍ من الضوضاء.
4- الحاجة إلى مساحة أكبر.
5- تلوث الهواء.
6- الحاجة إلى التحكم في درجة الحرارة في التجهيز.
7- تكاليف الصيانة عالية.
8- مستويات اهتزاز أعلى بالمقارنة مع المحركات الكهربائية.
عند استخدام محركات الاحتراق الداخلي لتشغيل الضواغط، يجب إجراء حسابات تحليل الانتعاش لتحديد المواصفات ونوع الربط المناسب.
المكثِّف في مستودع الأمونياك
يجب اختيار المكثِّف بناءً على الحد الأقصى للطاقة الحرارية المطلوبة للنظام. الحرارة المفرجة في ذروة الحمل الحراري تكون عدة مرات أكثر من حجم ظروف التشغيل العادية بدرجة حرارة منخفضة. يمكن خفض طاقة إطلاق الحرارة المطلوبة خلال ذروة الحمل الحراري عن طريق تقليل قدرة الضاغط. إذا لم يتم تصميم مكثف لظروف ذروة الحمل الحراري، ولم يكن لدى قدرة الضاغط القدرة على العمل ضمن هذا النطاق، قد يرتفع الضغط في المكثف إلى حد يتسبب في تعطُّل النظام بسبب اتخاذ التدابير الوقائية.
يمكن استخدام مكثِّفات التبخير، وحية وأنبوب (قشرة وأنبوب)، واللوحة، وحتى في بعض الحالات مكثِّفات التبريد بالهواء في أنظمة الأمونياك. يجب الإشارة إلى أن المس والنحاس يتفاعلان مع الأمونياك، لذا يجب استخدام مبادلات حرارية لم يتم فيها استخدام هذه المعادن في تصنيعها.
المشغل في مخازن الأمونياك
يمكن استخدام أنواع مختلفة من المشغلين في أنظمة تبريد الأمونياك. عادةً ما لا يُفضل استخدام مشغلين DX (Direct Expansion) في أنظمة الأمونياك إلا في الحالات التي يكون فيها درجة حرارة السحب 10- درجة مئوية أو أعلى. يعود ذلك إلى كفاءة نسبية منخفضة لملفات DX. ولكن النقطة المهمة هي أن تدفق الأمونياك المنخفض في هذا النوع من الأنظمة يجعل تغذية الأمونياك السائل بشكل متساوٍ في الملف أمرًا صعبًا.
كبديل، يُفضل استخدام مشغلين غمريين مصممين لأنظمة الضخ (overfeed) في معظم الحالات. عادةً ما يتم في هذا النوع من الأنظمة حقن الأمونياك بضغط عالٍ من النظام ذو المستوى العالي إلى خزان مع فاصل سائل (فاصل سائل). يتم ضخ السائل من هذا الخزان بضغط نسبي من 2.5 إلى 4 نحو المشغلين. إنه نظام قياسي ذو كفاءة عالية يُعرف بمشغل الضخ أو overfeed.
يُستخدم مشغلون غمريون (Flooded) من نوع قشرة وأنبوب عادةً في أنظمة الأمونياك التي تحتاج إلى تبريد لسائل ثانوي مثل الماء، البراين، أو الجليكول.
خزانات ذات الضغط في مستودع الأمونياك
خزان السائل ذو الضغط العالي (Liquid Receiver)
في أنظمة التبريد الأمونياكية، يستفادون عادةً من خزان ذو ضغط عالٍ يُسمى “رسيفر السائل” كخزان رئيسي لتخزين الأمونياك السائل خلال دورات العمل والتفريغ وأوقات الصيانة.
في الحالة المثلى، يجب أن يكون الرسيفر كبيرًا بما يكفي لتمكين تجميع كل الأمونياك السائل الموجود في النظام فيه، ولكن هذا ليس اقتصاديًا عادةً، وغالبًا ما لا يحدث. يتطلب تحديد السعة الأمثل لخزان الرسيفر تحليل النظام الذي يتم تنفيذه من قبل المصمم.
عادةً، يتم ضغط خزان الرسيفر من خلال خط الأنابيب الذي يأتي من المكثف. لذلك، يكون ضغط الرسيفر والمكثف متساويين. ومع ذلك، في بعض الأنظمة، يتم الاحتفاظ بضغط الرسيفر في نطاق بين ضغط المكثف وأعلى ضغط للسحب، ويُعرف هذا النوع برسيفر تحكم الضغط (Controlled-Pressure Receiver).
في بعض الحالات، توضع خزانات الرسيفر الأصغر، والمعروفة بخزانات الأولوية بين المكثف والرسيفر الرئيسي. يُستخدم هذه الخزانات لحقن السائل ذو الضغط العالي في المضخات (مداخل الاقتصاد)، وخزانات ترموسيفون، ومبردات الزيت، وتغذية المشغلين ذوي الضغط العالي، وما إلى ذلك.
خزان السابكولر (Intercooler)
السابكولر، المعروف أيضًا بخزان الدسابريتر، هو خزان ذو ضغط متوسط بين مراحل الضغط العالي والضغط المنخفض في أنظمة التبريد متعددة المراحل. يستخدم هذا الخزان لتبريد الغاز المنبعج الذي يتم ضخه من ضواغط المراحل المنخفضة لمنع ارتفاع حرارة ضواغط المراحل العالية. في الواقع، يتم حقن الغاز المنبعج في خزان فاصل (فاصل سائل) ويتكون في داخل السائل ويتكون فقاعات.
في النهاية، يتم شفط الغاز الأمونياك المبرد والسائل المتبخر الذي تم استخدامه لتبريد هذا الغاز بواسطة ضواغط المراحل العالية ويتم توجيهه نحو مكثف المضخة. تمر زيوت الضاغطات المنخفضة دائمًا مع كمية من الغاز إلى السابكولر، لذا فإن استمرار عمليات جمع الزيت في هذا الخزان ضروري. ومع ذلك، في أنظمة أكثر تطورًا، يتم ذلك تلقائيًا بواسطة معدات التحكم الكهربائي والتحكم.
مخزن الأكومولاتور في السحب (Suction Accumulator)
يُعرف مخزن الأكومولاتور في السحب أيضًا بأسماء مثل مخزن السائل الفاصل ومخزن كسارة السائل. يمنع هذا المخزن دخول السائل إلى سحب الضاغط. يمكن تصنيع مخزن الأكومولاتور في السحب بشكل أفقي أو رأسي. كما يمكن أن يساعد تصميم المشبك والوسادة في داخل هذا المخزن في فصل السائل عن الغاز بشكل فعّال.
نقطة هامة في تصميم هذا المخزن هي إدارة السائل الأمونياكي الواقع في الفخ الموجود في قاع المخزن. لهذا الغرض، يمكن استخدام تبخير السائل عن طريق العناصر الكهربائية أو ملف الغاز الساخن، واللذان لا يعتبران دائمًا الطرق الفعّالة والمناسبة. أفضل وأبسط طريقة هي استخدام ملف السائل الأمونياك داخل المخزن. لهذا الأسلوب مزايا ثنائية؛ أولاً، يتبخر السائل داخل الأكومولاتور ويتم سحبه بواسطة ضاغط الشفط. ثانيًا، يبرّد هذا الأسلوب السائل داخل الملف السائل.
مؤشرات مستوى السائل الأمونياك (مؤشرات مستوى السائل الأمونياك)
يُمكن عرض مستوى السائل الأمونياك في الخزانات باستخدام مؤشرات مرئية، أجهزة استشعار كهربائية، أو تركيب من الاثنين. تُثبت مؤشرات الرؤية، المعروفة أيضًا بالزجاج الموقع، عموديًا على أنبوب متوازي مع الخزان. يحتوي هذا الجهاز على زجاج خاص يُمكن رؤية مستوى السائل داخله.
يُمكن لأجهزة الاستشعار الكهربائية عرض مستوى السائل الأمونياك بشكل مستمر. يمكن تحويل إخراج هذه الأجهزة إلى شكل رقمي أو رسم بياني ويمكن مراقبتها محليًا أو عن بُعد.
وحدة مزيلة للهواء والرطوبة أو وحدة تنقية الهواء (Air Purger Unit)
الوحدة المزيلة للهواء والرطوبة التي تقوم بمهمة إزالة الغازات غير المكثفة والماء من النظام، يمكن أن تكون مفيدة بشكل كبير لمعظم أنظمة التبريد بالأمونيا، خاصةً تلك التي يكون ضغط السحب فيها أقل من ضغط الجو (أنظمة تحت الصفر). يُطلق على هذا الجهاز اسم “إيربورجر”. عندما يتدفق غاز الأمونيا مع الهواء والرطوبة إلى المكثف، يكون لوحدة إيربورجر مهمة فصل الأمونيا من خلال التكاثف عن باقي الغازات الموجودة في النظام وتصريفها إلى بيئة التصريف.
تصميم وتنفيذ مستودع الأمونياك
من بين أبرز العوامل التي تؤثر في جودة واستقرار التبريد وسهولة تشغيل أنظمة التبريد بالأمونياك، تأتي طريقة التصميم والهندسة وبالطبع التنفيذ والتشغيل لهذا النوع من الأنظمة. كما تم الإشارة إليه أعلاه، يمكن استخدام ترتيبات متعددة سواء من حيث تصميم النظام أو من حيث نوع التجهيزات. الاستعانة بخبير في أنظمة التبريد لتقييم الإمكانات واختيار أفضل تصميم وتجهيزات يمكن أن توفر تكلفة استثمارية أقل، ولكن في نهاية المطاف قد تكون لها تأثير كبير على توجيه وتشغيل نظام التبريد.
عوامل هامة في تنفيذ مستودع الأمونياك:
- نوع التصميم واختيار النظام
- قياس السعة واختيار نوع التجهيزات
- إعداد الخرائط والتفاصيل التنفيذية
- توظيف الكوادر الفنية المتخصصة لتنفيذ صحيح وفقًا للمبادئ
- استخدام أدوات خاصة ومتخصصة
- إعداد إرشادات التشغيل وقائمة التحقق
تقدير سعر مستودع الأمونياك
تعتمد تقديرات التكلفة لنظام مستودع الأمونياك على عوامل متعددة مثل نوع النظام (مرحلة واحدة، مراحل متعددة)، نوع الضاغط (بيستوني، إسكرو) وعلامة تجارية التجهيزات المستخدمة. ولكن بشكل عام يمكن القول إن استخدام أنظمة الأمونياك في مستودعات التبريد التي تحتفظ بأكثر من 2000 طن يكون أرخص بين 15 إلى 40 في المئة مقارنة بأنظمة الفريون.
إذا كنتم بحاجة إلى تقدير سعر لمستودع الأمونياك، يرجى الاتصال بخبرائنا.
ذات صله
التخزین البارد الامونیاک
شیر آلات و کنترل آلات سیستم های برودتی | آمونیاکی و فریونی وارد کننده و تأمین کننده انواع شیر آلات
